Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion cu2 và cd2 trên vật liệu hấp phụ từ lõi ngô

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HÓA - Sinh viên thực : Võ Thị Ánh Trinh Đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Cu2+ VÀ Cd2+ TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ LÕI NGÔ Khóa luận tốt nghiệp cử nhân khoa học Đà Nẵng – 2016 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HÓA - Đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA Cu2+ VÀ Cd2+ TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ LÕI NGƠ Khóa luận tốt nghiệp cử nhân khoa học Sinh viên thực : Võ Thị Ánh Trinh Lớp : 12CHP Giáo viên hƣớng dẫn : TS Đinh Văn Tạc Đà Nẵng - 2016 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HĨA CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Võ Thị Ánh Trinh Lớp: 12CHP Tên đề tài: Nghiên cứu khả hấp phụ Cu2+ Cd2+ vật liệu hấp phụ từ lõi ngơ Thiết bị, ngun liệu hóa chất: Ngun liệu hóa chất - Lõi ngơ lấy từ nhà dân thuộc Điện Ngọc, Quảng Nam - Dung dịch H3PO4 0,8 M (D = 1,685 g/ml, 85%) Trung Quốc - NaOH rắn để pha NaOH 0,1 M - CuSO4.5H2O - CdCl2.2 H2O - Nƣớc cất Thiết bị dụng cụ: - Máy khuấy từ - Máy đo pH - Tủ sấy - Bơm chân khơng - Cân phân tích - Máy đo AAS phòng xác định kim loại nặng trƣờng Đại học Bách Khoa - Một số dụng cụ khác nhƣ: Cốc (250 ml, 500ml, 1000ml), phễu lọc, pipet (1ml, 5ml, 10ml ), đũa thủy tinh, giấy lọc, bình định mức (250ml, 500ml, 100ml), bình tam giác, Nội dung nghiên cứu: - Các yếu tố cần khảo sát đến q trình biến tính  Ảnh hƣởng nồng độ acid photphoric - Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ bể:  Thời gian khuấy  pH  Tỷ lệ rắn : lỏng  Nồng độ ion Giáo viên hƣớng dẫn: TS Đinh Văn Tạc Ngày giao đề tài: Ngày tháng năm 2015 Ngày hoàn thành: Ngày 24 tháng năm 2016 Chủ nhiệm khoa Giáo viên hƣớng dẫn (Kí ghi rõ họ tên) (Kí ghi rõ họ tên) Sinh viên hồn thành nộp báo cáo cho khoa ngày 27 tháng năm 2016 Kết điểm đánh giá: Ngày tháng … năm 2016 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Kí ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn TS Đinh Văn Tạc giao đề tài tận tình hƣớng dẫn em suốt trình em thực đề tài khóa luận Em gửi lời cảm ơn tới tất thầy cô khoa Hóa tồn thể thầy dạy em suốt khóa học trƣờng Đại học sƣ phạm Đà Nẵng Và em xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới bạn bè gia đình động viên tạo điều kiện giúp đỡ em việc hoàn thành khóa luận Do hạn chế thời gian nhƣ trình độ hiểu biết nên đề tài nghiên cứu khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc bảo, đóng góp thầy, để báo cáo đƣợc hồn thiện Cuối em xin kính chúc q thầy bạn dồi sức khỏe ! Trân trọng ! Đà Nẵng, ngày 27 tháng năm 2016 Sinh viên thực Võ Thị Ánh Trinh MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .4 1.1 Giới thiệu số kim loại nặng 1.1.1 Khái quát chung 1.1.2 Nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng nước 1.2 Một số phƣơng pháp xử lý kim loại nặng nƣớc 1.2.1.Phương pháp sinh học 1.2.2 Phương pháp sử dụng vi tảo 1.2.3 Phương pháp hóa học 1.2.4 Phương pháp hóa lý 10 1.3 Tổng quan phƣơng pháp hấp phụ 12 1.3.1 Các khái niệm 12 1.3.2 Các mơ hình q trình hấp phụ .14 1.4 Một số hƣớng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ 18 1.5 Tổng quan ngô: 18 1.5.1 Cây ngô: 19 1.5.2 Tình hình sản xuất xuất ngô hế giới nước 20 1.6 Thành phần lõi ngô 21 1.7 Giới thiệu phƣơng pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) .21 1.7.1 Nguyên tắc 21 1.7.2 Điệu kiện nguyên tử hóa mẫu 22 1.7.3 Cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử 23 1.7.4 Phương pháp đường chuẩn 24 CHƢƠNG 2: NHỮNG NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 26 2.1 Nguyên liệu, hóa chất dụng cụ 26 2.1.1 Nguyên liệu hóa chất 26 2.1.2 Thiết bị dụng cụ 26 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 26 2.2.1 Quá trình tạo VLHP 26 2.2.3 Các yếu tố cần khảo sát đến trình biến tính 28 2.2.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ bể: .28 CHƢƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng tới q trình biến tính lõi ngơ .30 3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ acid 30 3.2 Nghiên cứu khả hấp phụ bể VLHP chế tạo từ lõi ngô Cu2+ Cd2+ 31 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy đến trình hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 31 3.2.2 Khảo sát pH đến trình hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 33 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn : lỏng đến trình hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 34 3.2.4 Khảo sát nồng độ ion Cu2+ Cd2+ đến trình hấp phụ bể 36 3.3 Phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ: 38 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir (Ccb Cf) 16 Hình Đồ thị phụ thuộc Cf/ q vào Cf (Ccb Cf) 16 Hình Cây ngô 19 Hình Trái ngơ 19 Hình Sơ đồ chế tạo VLHP từ lõi ngô 27 Hình 2 Lõi ngơ trước biến tính (bên phải) sau biến tính (bên trái) 27 Hình Ảnh hưởng hiệu suất hấp phụ đến trình hấp phụ bể Cu2+ 30 Hình Ảnh hưởng thời gian khuấy đến tải trọng hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 32 Hình 3 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 32 Hình Ảnh hưởng pH dung dịch đến tải trọng hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 33 Hình Ảnh hưởng pH dung dịch đến hiệu suất hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 34 Hình Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến tải trọng hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 35 Hình Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 35 Hình Ảnh hưởng nồng độ ion dung dịch đến tải trọng hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 37 Hình Ảnh hưởng nồng độ ion dung dịch đến hiệu suất hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 37 Hình 10 Dạng tuyến tính phương trình Langmuir ion Cu2+ Cd2+ 38 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Ảnh hƣởng nồng độ acid photphoric đến q trình biến tính bã đậu nành 30 Bảng Ảnh hƣởng thời gian khuấy đến trình hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 31 Bảng 3 Ảnh hƣởng pH dung dịch đến trình hấp phụ ion Cu2+ Cd2+ 33 Bảng Ảnh hƣởng tỉ lệ rắn : lỏng đến trình hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 35 Bảng Ảnh hƣởng nồng độ ion Cu2+ Cd2+ đến hấp phụ bể 36 LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mơi trƣờng nhân tố có ảnh hƣởng định đến tồn phát triển ngƣời, quốc gia giới Chính bảo vệ mơi trƣờng đảm bảo phát triển bền vững vấn đề có tính sống cịn quốc gia tồn cầu Trong năm gần đây, với phát triển cơng nghiệp nƣớc ta, tình hình nhiễm mơi trƣờng gia tăng đến mức báo động Do đặc thù cơng nghiệp phát triển, chƣa có quy hoạch tổng thể nhiều nguyên nhân khác nhƣ: điều kiện kinh tế nhiều xí nghiệp cịn khó khăn chí phí xử lý ảnh hƣởng đến lợi nhuận nên hầu nhƣ chất thải công nghiệp nhiều nhà máy chƣa đƣợc xử lý mà thải thẳng môi trƣờng Mặt khác nƣớc ta nƣớc đơng dân, có mật độ dân cƣ cao, nhƣng trình độ nhận thức ngƣời mơi trƣờng cịn chƣa cao Điều dẫn tới nhiễm trầm trọng môi trƣờng sống, ảnh hƣởng đến phát triển toàn diện đất nƣớc, sức khoẻ, đời sống nhân dân nhƣ mỹ quan khu vực Ơ nhiễm mơi trƣờng nói chung nhiễm mơi trƣờng nƣớc nói riêng ngày trở thành vấn đề đáng lo ngại Môi trƣờng nƣớc bị ô nhiễm nhiều ngun nhân khác nhiễm kim loại nặng nguyên nhân gây đáng kể Độc tính kim loại nặng gây hậu xấu đến sức khoẻ ngƣời môi trƣờng sinh thái Trừ số kim loại nặng dạng vi lƣợng cần thiết cho sống, phần lớn hàm lƣợng cao chúng tác nhân gây độc Những kim loại thông qua chuỗi thức ăn vào thể ngƣời, tích luỹ quan thể giới hạn cho phép chúng gây hại cho thể Các kim loại nặng thƣờng đƣợc phát sinh nhiều sở mạ điện, gia công kim loại, sản xuất pin - acqui, khai thác mỏ, sơn Đặc biệt, sở chƣa đầu tƣ hệ thống xử lý kim loại nặng đƣợc xả thải trực tiếp vào nguồn nƣớc Đã có nhiều phƣơng pháp đƣợc áp dụng nhằm tách ion kim loại nặng khỏi mơi trƣờng nƣớc nhƣ: phƣơng pháp hóa lý (phƣơng pháp hấp phụ, phƣơng pháp trao đổi ion, ), phƣơng pháp sinh học, phƣơng pháp hóa học 2.2.3 Các yếu tố cần khảo sát đến trình biến tính - Ảnh hƣởng nồng độ acid photphoric 2.2.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ bể: - Thời gian khuấy - pH - Tỷ lệ rắn : lỏng - Nồng độ ion Tính hiệu suất hấp phụ H (%) theo cơng thức sau: H= (2.1) Tải trọng hấp phụ lƣợng chất bị hấp phụ gam chất hấp phụ rắn Tính tải trọng hấp phụ theo cơng thức sau: q= (2.2) Trong đó: q: tải trọng hấp phụ (mg/g) H: hiệu suất hấp phụ (%) Ci: nồng độ dung dịch trƣớc hấp phụ (mg/l) Cf: nồng độ dung dịch sau hấp phụ (mg/l) V: thể tích dung dịch đem hấp phụ (l) m: khối lƣợng chất hấp phụ (g) Từ kết khảo sát, chọn thời gian, pH tỉ lệ rắn - lỏng tối ƣu cho trình hấp phụ Từ kết thu đƣợc xác định số phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Qua xác định tải trọng hấp phụ cực đại Cu2+ Cd2+ Phƣơng trình đẳng nhiệt có dạng: (2.3) 28 Trong đó: q: tải trọng hấp phụ thời điểm cân qmax: tải trọng hấp phụ cực đại b: số đặc trƣng cho lƣợng tƣơng tác chất hấp phụ chất bị hấp phụ Để xác định số phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, chuyển thành phƣơng trình đƣờng thẳng: (2.4) 29 CHƢƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng tới q trình biến tính lõi ngơ 3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ acid Cân 3g nguyên liệu, cho vào cốc thủy tinh chứa 40 ml dung dịch acid photphoric (H3PO4) với nồng độ tƣơng ứng lần lƣợt là: 0.3; 0.5; 0.6; 0.8 1M tiến hành biến tính vật liệu theo quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ, đem thử nghiệm hấp phụ dung dịch Cu2+ sau đƣa đo AAS Bảng Ảnh hƣởng nồng độ acid photphoric đến q trình biến tính lõi ngơ Dung dịch Cu2+ Nồng độ H3PO4 (M) Ci (mg/l) Cf (mg/l) q (mg/g) H(%) 0.3 22.45 10.38 0.40 53.76 0.5 22.45 9.26 0.44 58.75 0.6 22.45 6.42 0.53 71.40 0.8 22.45 4.38 0.60 80.49 22.45 4.12 0.61 81.65 Hiệu suất hấp phụ (%) Mẫu 90 70 H (%) Cu2+ 50 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 Nồng độ ion H3PO4 Hình Ảnh hưởng hiệu suất hấp phụ đến trình hấp phụ bể Cu2+  Nhận xét: Ở hình 3.1 cho thấy khả hấp phụ VLHP ion Cu2+ 30 tăng nồng độ acid tăng, nồng độ acid đạt 0.8 M hiệu suất hấp phụ gần nhƣ ổn định Điều đƣợc giải thích nồng độ acid tăng làm tăng số phân tử acid, số phân tử acid thấm vào mao quản VLHP nhiều dẫn đến hiệu suất phản ứng cao Tuy nhiên tiếp tục tăng nồng độ acid đạt đến giá trị bão hịa hiệu suất hấp phụ khơng thay đổi Nhƣ vậy, q trình biến tính lõi ngơ, chọn acid photphoric có nồng độ 0,8 M (nồng độ tối ƣu) để khảo sát yếu tố 3.2 Nghiên cứu khả hấp phụ bể VLHP chế tạo từ lõi ngô Cu2+ Cd2+ 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy đến trình hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ Lấy vào cốc 100ml dung dịch Cu2+ Cd2+ nồng độ lần lƣợt 17.23 mg/l 19.38 mg/l Cho vào cốc chứa dung dịch Cu2+ 0.5 gam VLHP 1.0 gam VLHP vào cốc chứa dung dịch Cd2+ Khuấy máy khuấy từ nhiệt độ phòng khoảng thời gian 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút 150 phút Kết ảnh hƣởng thời gian khuấy đến trình hấp phụ ion Cu2+, Cd2+ VLHP chế tạo từ lõi ngô đƣợc trình bày bảng 3.2 Bảng Ảnh hƣởng thời gian khuấy đến trình hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ Dung dịch Cu2+ t Mẫu (phút) Ci Cf Dung dịch Cd2+ q H (mg/l) (mg/l) (mg/g) (%) Ci Cf q (mg/l) (mg/l) (mg/g) H (%) 30 17.23 8.36 1.774 51.48 19.38 9.52 0.986 50.88 60 17.23 5.22 2.402 69.70 19.38 7.68 1.170 60.37 90 17.23 3.41 2.764 80.21 19.38 4.46 1.492 76.99 120 17.23 3.24 2.798 81.20 19.38 4.23 1.515 78.17 150 17.23 3.11 2.824 81.95 19.38 3.96 1.542 79.57 31 Tải trọng hấp phụ (mg/g) 2.5 1.5 Cu2+ Cd2+ 0.5 -10 10 30 50 70 90 110 130 150 170 Thời gian khuấy (phút) Hình Ảnh hưởng thời gian khuấy đến tải trọng hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ Hiệu suất hấp phụ (%) 85 80 75 70 65 60 H (%) Cu2+ 55 H (%) Cd2+ 50 45 40 30 60 90 120 150 Thời gian khuấy (phút) Hình 3 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ bể Cu2+ Cd2+  Nhận xét: Ta thấy thời gian khuấy tăng lên từ 30 đến 150 phút tải trọng hấp phụ hiệu suất hấp phụ tăng lên nhanh theo Đến thời gian khuấy 90 phút trở tải trọng hấp phụ hiệu suất hấp phụ tăng lên không đáng kể Do đó, thời gian khuấy 90 phút ion Cu2+ Cd2+ đƣợc chọn cho thí nghiệm  Giải thích: Khi thời gian khuấy tăng ion Cu2+ Cd2+ vào mao quản VLHP nhiều hiệu suất hấp phụ tải trọng hấp phụ tăng lên Khi 90 phút đạt đƣợc cân hấp phụ, ion Cu2+ Cd2+ vào tối 32 đa nên dù thời gian khuấy có tăng lên nhƣng hiệu suất hấp phụ tải trọng hấp phụ tăng lên không đáng kể 3.2.2 Khảo sát pH đến trình hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ Lấy vào cốc 100 ml dung dịch Cu2+ Cd2+ có nồng độ lần lƣợt 19.23 mg/l 20.45 mg/l Điều chỉnh pH dung dịch lần lƣợt 2.0; 3.0; 4.0; 5;0; 6.0; 7.0 (sử dụng dung dịch HCl NaOH để điều chỉnh pH) Cho vào cốc chứa Cu2+ 0.5 g VLHP cốc chứa Cd2+ 1g VLHP Khuấy máy khuấy từ nhiệt độ phòng khoảng thời gian 90 phút (thời gian khuấy tối ƣu) Kết ảnh hƣởng pH đến trình hấp phụ ion Cu2+ Cd2+ VLHP lõi ngơ biến tính đƣợc trình bày bảng 3.3 Bảng 3 Ảnh hƣởng pH dung dịch đến trình hấp phụ ion Cu2+ Cd2+ pH 6 Tải trọng hấp phụ (mg/g) STT Ci (mg/l) 19.23 19.23 19.23 19.23 19.23 19.23 Dung dịch Cu2+ Cf q (mg/l) (mg/g) 8.21 2.204 7.96 2.254 3.69 3.108 3.38 3.170 3.35 3.176 3.25 3.196 H Ci (%) (mg/l) 57.31 20.45 58.60 20.45 80.81 20.45 82.42 20.45 82.58 20.45 83.10 20.45 Dung dịch Cd2+ Cf q (mg/l) (mg/g) 10.88 0.957 10.72 0.973 4.38 1.607 4.15 1.630 4.05 1.640 3.98 1.647 H (%) 46.80 47.58 78.58 79.71 80.20 80.54 3.5 2.5 1.5 Cu2+ Cd2+ 0.5 0 pH dung dịch Hình Ảnh hưởng pH dung dịch đến tải trọng hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 33 Hiệu suất hấp phụ (%) 90 85 80 75 70 65 H (%) Cu2+ 60 H (%) Cd2+ 55 50 45 40 pH dung dịch Hình Ảnh hưởng pH dung dịch đến hiệu suất hấp phụ bể Cu2+ Cd2+  Nhận xét: Ta thấy trình hấp phụ đạt cân pH = nên chọn pH = cho q trình hấp phụ  Giải thích: Trong môi trƣờng axit mạnh (pH thấp) phân tử chất hấp phụ chất bị hấp phụ tích điện dƣơng lực tƣơng tác lực đẩy tĩnh điện Bên cạnh đó, nồng độ H+ cao xảy cạnh tranh với cation kim loại trình hấp phụ nên làm giảm hiệu suất hấp phụ Tuy nhiên, pH tăng cao xảy kết tủa tạo muối ion Cu2+ Cd2+ làm giảm khả hấp phụ Đến pH = đạt cân hấp phụ nên hiệu suất hấp phụ tải trọng hấp phụ thay đổi không đáng kể 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn : lỏng đến trình hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ Ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng VLHP/thể tích dung dịch đƣợc khảo sát điều kiện: nồng độ Cu2+ 17.86 mg/l Cd2+ 20.15 mg/l, pH = 5, thời gian khuấy 90 phút, nhiệt độ phịng Tỉ lệ khối lƣợng VLHP/thể tích dung dịch Cu2+ thay đổi từ 0.2 ÷ 1g/100 ml cịn tỉ lệ VLHP/thể tích dung dịch Cd2+ thay đổi từ 0.5 ÷ 2.5g/100 ml dung dịch Kết phụ thuộc hiệu suất tải trọng hấp phụ Cu2+, Cd2+ khối lƣợng vật liệu hấp phụ đƣợc thể bảng 3.4 34 Bảng Ảnh hƣởng tỉ lệ rắn : lỏng đến trình hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ Tải trọng hấp phụ (mg/g) Dung dịch Cu2+ Dung dịch Cd2+ mVLHP Ci Cf q H mVLHP Ci Cf q H g mg/l mg/l mg/g % g mg/l mg/l mg/g % 0.2 17.86 5.68 6.090 68.20 0.5 20.15 8.09 2.412 59.85 0.3 17.86 4.38 4.493 75.48 20.15 6.64 1.351 67.05 0.5 17.86 3.88 2.796 78.28 1.5 20.15 4.15 1.067 79.40 0.8 17.86 3.02 1.855 83.09 20.15 3.96 0.810 80.35 17.86 2.92 1.494 83.65 2.5 20.15 3.72 0.657 81.54 Tải trọng hiệu suất hấp phụ đƣợc thể đồ thị hình 3.6, 3.7 Cu2+ Cd2+ 0 0.5 1.5 2.5 Khối lƣợng VLHP (g) Hình Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến tải trọng hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ Hiệu suất hấp phụ (%) 90 85 80 75 70 H (%) Cu2+ 65 H (%) Cd2+ 60 55 50 Khối lƣợng VLHP (g) Hình Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 35  Nhận xét: Nhìn vào bảng 3.4 đồ thị hình 3.6, 3.7 ta nhận thấy tăng khối lƣợng VLHP từ 0.2 gam đến 1.0 gam dung dịch Cu2+ từ 0.5 gam đến 2.5 gam VLHP dung dịch Cd2+ hiệu suất hấp phụ tăng theo tải trọng hấp phụ giảm xuống Và từ khối lƣợng 0.5 gam VLHP dung dịch Cu2+ 1.5 gam VLHP dung dịch Cd2+ trở hiệu suất hấp phụ thay đổi khơng đáng kể nên em chọn tỉ lệ rắn: lỏng 0.5 gam VLHP/100 ml dung dịch Cu2+ nồng độ 17.86 mg/l 1.5 gam VLHP/100 ml dung dịch Cd2+ nồng độ 20.15 mg/l cho trình hấp phụ  Giải thích: Tải trọng hấp phụ giảm dần khối lƣợng VLHP tăng lên nhiều so với lƣợng Cu2+ Cd2+ bị hấp phụ Hiệu suất hấp phụ tăng dần có nhiều phân tử VLHP thể tích nhƣ nên diện tích bề mặt tiếp xúc VLHP với ion Cu2+, Cd2+ tăng lên, khả ion kim loại vào mao quản VLHP tăng lên Đến khối lƣợng 0.5 gam dung dịch Cu2+ 1.5 gam dung dịch Cd2+ cân hấp phụ đƣợc thiết lập, tổng diện bề mặt tiếp xúc chúng hầu nhƣ không đổi nên số phân tử ion kim loại vào VLHP không tăng lên dẫn đến hiệu suất hấp phụ thay đổi không đáng kể 3.2.4 Khảo sát nồng độ ion Cu2+ Cd2+ đến trình hấp phụ bể Bằng bảng 3.5 trình bày kết ảnh hƣởng nồng độ Cu2+, Cd2+ đến trình hấp phụ điều kiện: pH = 5, thời gian khuấy 90 phút, tỷ lệ khối lƣợng VLHP: thể tích dung dịch Cu2+ 0.5g : 100 ml tỷ lệ VLHP : thể tích dung dịch Cd2+ 1.5g : 100ml (các giá trị tối ƣu thí nghiệm trƣớc), nhiệt độ phòng Nồng độ Cu2+, Cd2+ thay đổi từ 5.0 ÷ 30 mg/l Bảng Ảnh hƣởng nồng độ ion Cu2+ Cd2+ đến hấp phụ bể Dung dịch Cu2+ Mẫu Ci Cf q Cf/q Dung dịch Cd2+ H Cf (mg/l) (mg/l) (mg/g) (g/l) (%) (mg/l) (mg/g) (g/l) (%) 0.056 0.989 0.057 98.88 0.108 0.326 0.331 97.84 10 0.154 1.969 0.078 98.46 0.264 0.649 0.407 97.36 15 0.245 2.951 0.083 98.37 0.534 0.964 0.554 96.44 36 q Cf/q H 20 0.328 3.934 0.083 98.36 0.763 1.282 0.595 96.19 25 0.623 4.875 0.128 97.51 1.104 1.593 0.693 95.58 30 1.125 5.775 0.195 96.25 2.024 1.853 1.189 93.25 Tải trọng hấp phụ (mg/g) Tải trọng hiệu suất hấp phụ đƣợc thể đồ thị hình 3.8, 3.9 Cu2+ Cd2+ 0 10 20 30 40 Nồng độ ion dung dịch (mg/l) Hình Ảnh hưởng nồng độ ion dung dịch đến tải trọng hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ Hiệu suất hấp phụ (%) 100 99 98 97 96 H (%) Cu2+ 95 H (%) Cd2+ 94 93 92 10 15 20 25 30 35 Nồng độ ion dung dịch (mg/l) Hình Ảnh hưởng nồng độ ion dung dịch đến hiệu suất hấp phụ bể Cu2+ Cd2+ 37  Nhận xét: Nhìn vào bảng 3.5 đồ thị hình 3.8, 3.9 ta thấy nồng độ ion kim loại tăng lên tải trọng hấp phụ tăng lên cách gần nhƣ tuyến tính cịn hiệu suất hấp phụ giảm  Giải thích: Cùng lƣợng VLHP với nồng độ lỗng, ion kim loại chuyển động tự do, có khả hấp phụ tốt Ở nồng độ cao, có va chạm, cản trở chuyển động lẫn nhau, hạn chế khả hấp phụ Tuy nhiên, nồng độ Cu2+ Cd2+ thấp hiệu suất hấp phụ đạt xấp xỉ 100% nên lƣợng kim loại lại thấp 3.3 Phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ: Trong trình hấp phụ, việc xây dựng phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ cho phép đánh giá, mô tả chất trình hấp phụ, tìm đƣợc điều kiện tối ƣu cho việc sử dụng chất hấp phụ Phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đƣợc sử dụng để đánh giá khả hấp phụ ion Cu2+, Cd2+ VLHP chế tạo từ lõi ngơ Phƣơng trình giả thiết hấp phụ xảy đơn lớp bề mặt vị trí định bề mặt vật hấp phụ Đại lƣợng hấp phụ Cf/q (g/l) 1.4 y = 0.398x + 0.298 R² = 0.9909 1.2 Cu2+ Cd2+ 0.8 Linear (Cu2+) 0.6 Linear (Cd2+) y = 0.1262x + 0.0507 R² = 0.988 0.4 0.2 0 0.5 1.5 2.5 Nồng độ lại ion kim loại Cf (mg/l) Hình 10 Dạng tuyến tính phương trình Langmuir ion Cu2+ Cd2+ 38  Nhận xét: Kết hình 3.10 cho thấy đại lƣợng hấp phụ Cf/q Cu2+ Cd2+ lên VLHP hấp phụ bể tăng dần theo chiều tăng nồng độ đầu ion kim loại Khi xây dựng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ theo Langmuir ta thấy hấp phụ ion kim loại Cu2+ Cd2+ tuân theo phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir (R2 >0.85) Dựa vào phƣơng trình đẳng nhiệt: y = 0.1262x + 0.0507 ta tính đƣợc tải trọng hấp phụ cực đại ion Cu2+ VLHP hấp phụ bể qmax = 7.924 (mg/g) lực hấp phụ b = 2.489 Dựa vào phƣơng trình đẳng nhiệt: y = 0.398x + 0.298 ta tính đƣợc tải trọng hấp phụ cực đại ion Cd2+ VLHP hấp phụ bể qmax = 2.513 (mg/g) lực hấp phụ b = 1.335 Thấy rằng, tải trọng hấp thụ cực đại Cu2+ lớn Cd2+ bán kính ion Cd2+ lớn bán kính Cu2+ Nhƣ vậy, tải trọng hấp phụ cực đại Cu2+ Cd2+ VLHP hấp phụ bể tƣơng đối cao lực hấp phụ mạnh 39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Sau thời gian nghiên cứu đề tài, em đạt đƣợc số kết sau: - Điều kiện tối ƣu cho trình biến tính lõi ngơ acid photphoric:  Nồng độ acid photphoric: 0.8 M - Điều kiện tối ƣu để hấp phụ ion kim loại lên lõi ngơ biến tính phƣơng pháp hấp phụ bể nhƣ sau:  Đối với trình hấp phụ bể Cu2+: thời gian khuấy tối ƣu 90 phút: pH tối ƣu 5; tỉ lệ rắn : lỏng tối ƣu 0.5 gam VLHP/100ml dung dịch Cu2+ 17.86 mg/l Và sử dụng đồng thời điều kiện hiệu suất hấp phụ 98.36 % Tải trọng hấp phụ cực đại Cu2+ lõi ngơ biến tính hấp phụ bể qmax = 7.924 (mg/g) lực hấp phụ b = 2.489  Đối với trình hấp phụ bể Cd2+: thời gian khuấy tối ƣu 90 phút; pH tối ƣu 5; tỉ lệ rắn : lỏng tối ƣu 1.5 gam VLHP/100ml dung dịch Cd2+ 20.15 mg/l Và sử dụng đồng thời điều kiện hiệu suất hấp phụ 96.19 % Tải trọng hấp phụ cực đại Cd2+ lõi ngơ biến tính hấp phụ bể qmax = 2.513 (mg/g) lực hấp phụ b = 1.335 nhỏ Cu2+ bán kính Cu2+ nhỏ Cd2+ Kiến nghị: Vì điều kiện khơng cho phép nên em khơng thể mở rộng đề tài này, nên em đề xuất hƣớng phát triển đề tài sau:  Đề tài nghiên cứu quy mô dùng vật liệu hấp phụ kim loại nặng dung dịch chuẩn, cần áp dụng vào nƣớc thải công nghiệp  Trong thời gian hạn hẹp đề tài chƣa nghiên cứu trình xác định độ ẩm vật liệu hấp phụ  Đề tài quan tâm đến trình ảnh hƣởng nồng độ acid photphoric khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ rắn : lỏng đến trình biến tính  Đề tài khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ bế Cu2+ Cd2+ chƣa quan tâm đến trình hấp phụ cột 40  Tiếp tục nghiên cứu trình hấp phụ ion kim loại khác vật liệu hấp phụ lõi ngơ biến tính, để từ đánh giá đƣợc khả hấp phụ cách hồn thiện tối ƣu  Nghiên cứu hấp phụ lõi ngơ biến tính ion kim loại nặng nƣớc thải cơng nghiệp để đƣa vào xử lý nƣớc thải cho nhà máy, góp phần bảo vệ môi trƣờng 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thị Huyền Anh, Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngơ phương pháp oxy hóa biến tính để ứng dụng làm chất hấp phụ, Trƣờng Đại học Dân Lập Hải Phòng, 2013 Phạm Thị Hà, Giáo trình phân tích cơng cụ, Trƣờng đại học Sƣ Phạm, Đại học Đà Nẵng Lê Tự Hải (2013), Bài giảng vật liệu hấp phụ xử lý môi trường, Trƣờng Đại học Sƣ phạm, Đại học Đà Nẵng Nguyễn Đình Huề, Hóa lí, tập 2, NXB Giáo dục, 2000 Trần Thị Ngọc Ngà, Nghiên cứu khả hấp phụ ion Pb2+, Cu2+ vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã đậu nành, Đại học Đà Nẵng, 2013 Vũ Quang Tùng, Nghiên cứu khả tách loại thu hồi mộ số kim loại nặng dung dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trƣờng Đại học sƣ phạm – Đại học Thái Nguyên, 2009 https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%93ng 42 ... em chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu khả hấp phụ Cu2+ Cd2+ vật liệu hấp phụ từ lõi ngơ” làm đề tài khóa luận Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu biến tính lõi ngơ để tạo vật liệu hấp phụ số ion kim loại nặng... trình hấp phụ cột 40  Tiếp tục nghiên cứu trình hấp phụ ion kim loại khác vật liệu hấp phụ lõi ngô biến tính, để từ đánh giá đƣợc khả hấp phụ cách hồn thiện tối ƣu  Nghiên cứu hấp phụ lõi ngô. .. tƣợng phạm vi nghiên cứu a Đối tượng nghiên cứu - Lõi ngô - Dung dịch Cu2+ Cd2+ b Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu trình chế tạo vật liệu hấp phụ - Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến biến tính lõi ngơ (acid